«Определение показателя преломления призмы »

Цель работы: Нахождение преломляющего угла призмы и определение ее показателя преломления.

Приборы и принадлежности: комплекс ЛКО-5; призма; стол поворотный, фотодатчик диодный.

Теоретическое введение

Свет представляет собой электромагнитную волну. Волна – это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени. Точки пространства которые совершают колебания в одинаковой фазе называются волновой поверхностью. Рассмотрим световые волны. Линия перпендикулярная волновой поверхности и указывающая направление переноса энергии называется световым лучом. Раздел оптики, изучающий распространение света на основе представления о световых лучах, называется геометрической оптикой. Существует четыре закона геометрической оптики:

1.Закон прямолинейного распространения света. В физически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Доказательством этого закона служит тот факт, что от точечных источников света тени предметов всегда четкие.

2.Закон независимости световых пучков. Действие светового пучка не зависит от того действуют ли одновременно другие световые пучки или они устранены.

Если направить луч АО на границу раздела двух сред MN, то он разделяется на два: отраженный ОВ и преломленный ОД.

Рис.1

Угол между перпендикуляром к границе раздела двух сред и падающим лучом называется углом падения волны.

Угол между перпендикуляром и отраженным лучом называется углом отражения.

Угол образованный преломленным лучом и перпендикуляром, восстановленным в точку падения к границе раздела двух сред называется углом преломления.

3. Закон отражения. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восставленный в точку падения, лежат в одной плоскости; угол падения равен углу отражения .

4. Закон преломления света (закон Снеллиуса). Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча АВ преломленного ДВ и перпендикуляра СЕ к поверхности раздела сред, восставленного в точке падения. Угол α - называется углом падения, а угол β - углом преломления.

Падающий, отраженный и преломленный лучи нетрудно наблюдать, сделав узкий световой пучок видимым. Ход такого пучка в воздухе можно проследить, если пустить в воздух немного дыма или же поставить экран под небольшим углом к лучу.

Закон преломления: падающий луч, луч преломлен­ный и перпендикуляр, восставлен­ный в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла па­дения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред и не зависит от угла падения

где п - постоянная величина, не за­висящая от угла падения.

Убедиться в справедливости за­кона преломления можно экспери­ментально, измеряя углы падения и преломления и вычисляя отношение их синусов при различных углах па­дения. Это отношение остается неиз­менным.

Показатель преломления. Посто­янная величина, входящая в закон преломления света, называется от­носительным показателем преломле­ния или показателем преломления второй среды относительно первой, она показывает во сколько раз изменяется скорость света при переходе из одной среды в другую

Показатель преломления среды относительно вакуума называют аб­солютным показателем преломления этой среды, который показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше чем в данной среде, пусть абсолютный показатель первой среды n₁, а второй n₂

и

где с - скорость света в вакууме, тогда

, т.е.

Относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой равен отношению абсолютного показателя второй среды к абсолютному показателю первой.

Среду с меньшим абсолютным по­казателем преломления принято на­зывать оптически менее плотной средой.

Абсолютный показатель прелом­ления определяется скоростью рас­пространения света в данной среде, которая зависит от физического со­стояния среды, т. е. от температуры вещества, его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показа­тель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого — меньше, чем для фиолетового.